科研人员开发的3D打印气动逻辑模块，仅使用气压即可控制软体机器人运动

南极熊导读：在未来，软体机器人将能够执行传统机器人无法完成的任务，特别是在难以进入的地形或暴露于化学物质或辐射环境中。这些环境可能对由金属制成的电子控制机器人造成损害。因此，软体机器人的设计需要克服这一难题，确保其在无需任何电子设备的情况下仍能有效控制。这一挑战仍在开发阶段，需要继续研究和创新。

△弗莱堡大学开发的3D打印气动逻辑模块

2024年2月2日，南极熊获悉，弗莱堡大学的一个研究团队现已开发出3D打印的气动逻辑模块，仅使用气压即可控制软机器人的运动。这些模块可以实现气流的逻辑切换，从而可以模拟电气控制。

这些模块，首次实现了完全在3D打印机中使用传统长丝打印材料生产柔性无电子软体机器人。

△由Stefan Conrad博士、Falk Tauber博士、Joscha Teichmann博士和Thomas Speck教授领导的研究小组在《Science Robotics》上发表了研究成果，题目为“用于控制软机器人致动器的3D打印数字气动逻辑”

Conrad表示：“我们的设计使任何具有3D打印经验的人都可以生产此类逻辑模块，并使用它们来控制软机器人，而无需高端打印设备。这标志着朝着完全无电子气动控制电路迈出的重要一步，可以取代未来软机器人中日益复杂的电气元件。”

△这些模块首次使得完全在3D打印机中使用由传统打印材料制成

模块可以执行布尔运算并有针对性地将气流引导到运动元件中

该模块由两个加压室组成。这些室之间有一条3D打印通道。通过压缩通道，膨胀室可以阻止其中的气流并像阀门一样对其进行调节。

通过有针对性地打开和关闭阀门，模块可以以类似于电路的方式执行布尔逻辑功能AND、OR和NOT，并将气流引导到软体机器人的运动元件中。各个模块执行哪种功能取决于施加气压的腔室。

根据所选材料的不同，模块可以在80至750千帕以上的压力下运行。与其它气动系统相比，它们的响应时间约为100毫秒。

△在实际的测试中步行机在运行过程中被一辆1500公斤的汽车碾过，但仍毫发无伤地继续行驶

应用范围广泛

Conrad表示："这些模块的潜在应用是巨大的。我们研发了一种灵活的3D打印机器人步行器，其集成电路利用气压控制。逻辑模块的灵活性体现在该步行器甚至能够承受汽车驶过的负载。”

△该团队还开发了一种无电子饮料分配器

该团队表示，作为更为复杂控制系统的一个典范，他们还成功研制了一款无电子饮料分配器。

未来，希望这样的软机器人能够适应复杂和恶劣的条件，包括无法到达的地形以及受到化学物质或辐射影响的环境。这种灵活性将使软机器人在各种应用中大显身手，从而推动科技的进步。